在过去的二十年里，包括 SARS、寨卡病毒和埃博拉在内的重大流行病以及 H1N1 和 COVID-19 等流行病席卷了世界。 随着传染病暴发越来越频繁地出现，扩大病毒诊断和监测检测能力以遏制流行病和预防大流行的需求变得越来越明显。 领导的研究人员 迪诺·迪卡罗 和 萨姆·埃米米内贾德 来自加州大学洛杉矶分校（加州大学洛杉矶分校) 现在开发了一种基于一群毫米大小的磁铁（称为“ferrobots”）的手持式病毒诊断测试。 该技术可以显着提高疾病检测的吞吐量，同时最大限度地减少成本和稀缺物资的使用。
在中描述诊断实验室套件 自然，研究人员概述了该平台用于多重和合并病毒检测的工作原理和适应性。 他们还报告了使用具有 COVID-19 症状的个体样本进行的临床研究的结果。 将实验室试剂盒的测试结果与使用金标准逆转录聚合酶链反应 (RT-PCR) 检测的相同样本进行 COVID-19 测试的结果进行比较，结果显示测试灵敏度为 98%，特异性为 100%。
克服供应短缺并降低成本
在病毒诊断和监测检测的选项中，核酸扩增检测 (NAAT) 在灵敏度、特异性和无需事先生成特异性诊断抗体的情况下快速提供的能力方面显示出明显优于基于抗原和抗体的检测。 然而，以前基于 NAAT 的测试平台无法执行实现灵活工作流程和最大限度提高疾病筛查效率所需的集成液体处理、分析和自动反馈过程。
为了克服这一不足，加州大学洛杉矶分校的研究人员创建了一个手掌大小的基于印刷电路板的可编程平台，以并行方式执行液体处理和生物分析操作。 与以前需要笨重、资源密集型仪器的方法相比，小型化平台可在广泛的病毒流行范围内节省大量成本，同时提供高精度、稳健性、适应性和可扩展性。
Emaminejad 说：“我们的手持实验室技术可以帮助克服一些稀缺和获得测试的障碍，尤其是在大流行初期，此时控制疾病传播最为关键。” “除了它解决供应短缺和高需求问题的潜力之外，它还可以广泛适用于现场测试多种类型的疾病，并具有实验室级的质量。”
转向多重和合并测试
研究人员开发了一套操作来检测病毒遗传物质的存在——在这种情况下，是导致 COVID-2 的 SARS-CoV-19。 电路板控制一群铁机器人通过诊断 NAAT 工作流程传输磁化样品，包括样品液滴的自动传输、等分、合并、混合和加热以放大反应产物 (DNA)。 最后，结果是根据 pH 指示剂的颜色变化确定的，这使得测试的二元解释高于或低于阈值，分别为阳性或阴性。
加州大学洛杉矶分校的研究人员还展示了并行化——使用电路中的电磁瓦同时移动许多铁机器人——以及每个铁机器人以协作方式（与其他铁机器人协调）的顺序任务操作。
“该平台的紧凑型设计和样本自动处理功能可以轻松实施合并测试，您可以同时测试数十个患者样本，并且所有样本都使用与目前仅测试一名患者所需的相同材料，”Di Carlo 说。 “例如，你可以用几十个测试套件对整个大学宿舍的学生进行测试。”
适应性强的生物传感器可快速检测 COVID-19 病毒和抗体
通过实施可在单次检测中测试多达 16 个样本的合并测试算法，该系统所需的试剂成本比单独测试样本所需的试剂成本低得多。 如果合并测试显示阳性结果，则在平台内进行后续的一组简化操作，直到识别出实际的阳性样本。 最终，研究人员指出，根据病毒的流行程度，化学试剂的成本可以降低 10 到 300 倍。
除了同时检测多种疾病外，该平台还可以在大量输入样本到达时对其进行并行和异步分析，从而避免与批处理相关的等待时间。 因此，该团队得出结论，该技术是一种很有前途的解决方案，可以提高全球流行病和大流行病防范的检测能力。
